JPH0218070B2 - - Google Patents

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JPH0218070B2
JPH0218070B2 JP59165754A JP16575484A JPH0218070B2 JP H0218070 B2 JPH0218070 B2 JP H0218070B2 JP 59165754 A JP59165754 A JP 59165754A JP 16575484 A JP16575484 A JP 16575484A JP H0218070 B2 JPH0218070 B2 JP H0218070B2
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JP
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chitosan
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glutaraldehyde
pei
amount
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JP59165754A
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Jei Rantero Junia Oresute
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Miles Inc
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N11/00Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
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    • C12N11/02Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
    • C12N11/10Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier the carrier being a carbohydrate
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    • C12N11/16Enzymes or microbial cells immobilised on or in a biological cell
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    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/24Preparation of compounds containing saccharide radicals produced by the action of an isomerase, e.g. fructose

Abstract

Disclosed is a method for the immobilization of an enzyme producing microorganism or an enzyme produced thereby. The method involves fiocculating the biocatalyst with polyethylenimine and adding chitosan and glutaraldehyde to form a reaction product. In a preferred embodiment, the reaction product is extruded onto the revolving plate of a spheronizing device to form spherical enzyme aggregates having enhanced physical and biocatalytic properties.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

特定の化学的転換に有効な微生物細胞から誘導
される酵素の使用は公知である。かかる転換を行
う際に、生体触媒〔バイオキヤタリスト;
biocatalyst〕の原料として細胞を含まぬ酵素調
製物、破壊細胞または全細胞を効果的に用いるこ
とができる。遊離の酵素または細胞はバツチ式の
工程において効果的に用いることができるが、連
続的な工業規模の操業には役立たない。例えば、
グルコースイソメラーゼにより触媒されるグルコ
ースのフラクトースへの転化または糖ムターゼに
より触媒されるシヨ糖のパラチノーズへの転化に
おいて、経済的に競争できる工程には基質溶液
(グルコースまたはシヨ糖)を生体触媒の固定床
上及び固定床中を通し、転化した生成物を連続的
に回収することが必要とされる。この工程技術に
より種々の形態の固定化生体触媒の調製に対する
興味が高められた。 例えば、グルタルアルデヒド感応性の
(sensitive)酵素の固定化に対するポリエチレン
イミン及びグルタルアルデヒドの使用が
Gestreliusにより米国特許第4288552号に開示さ
れている。この方法に対する改善法が米国特許第
4355106号に開示され、その際にグルタルアルデ
ヒドに感応性でない細胞内酵素を最初にグルタル
アルデヒドと接触させ、次にこの反応媒質にポリ
エチレンイミンを導入することにより固定化す
る。米国特許第4167447号において、酵素の水溶
液を水に溶解させたキトサン(chitosan)とPH3
〜7で混合してアルカリまたは硫酸イオンの原料
の添加により沈殿し得る生成物を生じさせること
を包含する酵素の固定化方法が開示されている。
この特許に開示される方法の他の具体例におい
て、固体のキトサンをジアルデヒドの如き多官能
性の交叉結合剤で交叉結合し、次に酵素の水溶液
と接触させる。MuzzarelliによるEnzyme
Microb.Technol.,1980、第2巻、1977年7月に
グルコースイソメラーゼを含めた酵素のキチン及
びキトサン上への固定化が開示されている。特開
昭51〔1976〕−128,474にグルコースイソメラーゼ
生成バクテリア及びキトサンを配合し、続いてポ
リアルデヒドで処理することを含むグルコースイ
ソメラーゼの固定化方法が開示されている。米国
特許第4094743号に不活性支持体としてのキトサ
ンをジアルデヒドで処理し、その後かくて処理し
た支持体に酵素を固定化することにより水性媒質
に不溶性の酵素的に活性の生成物を調製する方法
が記載されている。 関連特許である米国特許出願第467851号(1983
年2月24日付け)にポリアミン凝結
(flocculating)剤及び交叉結合剤を用いる生体
触媒の固定化、シリンダーがプレートに対して静
止側壁を構成するシリンダーと自由に回転できる
ようにシリンダー中に設置されたローターとして
の刻み目付き摩擦プレートからなる球形化
(spheronizing)装置を用いる引き続いての固定
化生成物の球形化が開示されている。ドイツ国特
許出願公告第2137042号に酵素組成物、殊に洗剤
工業に有用なものの球形化方法が記載されてい
る。かかる球形化に用いる装置は上記の米国特許
出願第467851号に記載のものと同様である。 米国特許第4283496号において、フラボバクテ
リウム・アルボレセンス(Flavobacterium
arborescens)種からの微生物により生成される
酵素の使用を含むグルコースのフラクトースへの
転化方法が開示されている。 本発明は a グルコースイソメラーゼ又は細胞内グルコー
スイソメラーゼを含むバクテリア細胞の集団を
含む水性媒質に少なくとも約500ダルトンの分
子量を有し、重合体のアミノ基の少なくとも10
重量%の第一級アミノ基含有量を有するポリエ
チレンイミン(PEI)の水溶液を導入し; b 該水性媒質にグルタルアルデヒド及びキトサ
ンの水溶液を加えて交叉結合した反応生成物を
形成し;そして c 交叉結合した該反応生成物を該水性媒質から
取出し、そしてこのものを乾燥して生体触媒活
性を有する目的生成物を与える工程により反応
生成物を形成することからなる、酵素産生微生
物またはこのものから生成される酵素の固定化
方法である。 本発明の方法は例えばB.リケニホルミス
(licheniformis)、S.オリバセアス(olivaceous)
及びA.ミズリエンシス(missouriensis)により
生成されるグルコースイソメラーゼの固定化に用
いることができる。例えば、F.アルボレセンスの
細胞をそのグルコースイソメラーゼ活性の40%を
可溶化するように均質化する際に、可溶性酵素の
完全な固定化が観察される。 固定化される細胞は代表的には水性栄養培地中
で増植され、そしてろ過または遠心分離のいずれ
かにより濃縮されて約10%(重量による)の乾燥
物質を含む水性媒質を与える。酵素を含む細胞ま
たは破壊細胞の場合の細胞外酵素はポリエチレン
イミン、キトサン及びグルタルアルデヒドを水性
媒質に加えることにより凝結する。用いるポリエ
チレンイミンは少なくとも約500ダルトン
(Dalton)の分子量を有すべきであり、最大の分
子量は100000ダルトンであることが好ましい。好
適な分子量範囲は約40000〜60000ダルトンであ
る。しかしながら、低分子量(約40000ダルトン
以下)を用いて行われる固定化は結胞凝集が生じ
るが、凝集した細胞集団をろ過により容易に回収
することはできなかつた。固定化の実際の化学現
象は高分子量PEIを用いて行われるものと同様で
あることが予期された。細胞集合体の物理的特性
は細胞集合体がろ紙を目づまりさせる(bind
off)傾向があるため、ある程度異なるように見
える。他の通常の回収方法は遠心分離である。凝
集した細胞集塊は事実上不溶性の状態であるた
め、この細胞集合体は遠心分離により回収するこ
とができた。次に充てんした細胞集合体を押し出
し、そして常法で成形して所望の固定化酵素粒子
を得ることができた。重合体の第一級アミノ基は
重合体の全アミノ基含有量の少なくとも約10重量
%であるべきであり、好適な量は約25重量%であ
る。ポリエチレンイミンは酵素含有媒質に加える
前に好ましくは1〜10重量%濃度の水溶液として
置くことが普通である。このようにして、細胞混
合物中でのPEIの適当な混合が達成される。代表
的には、加えるポリエチレンイミンの量は固定化
される酵素調製物の2〜22重量%であろう。 この媒質にグルタルアルデヒド及びキトサンの
水溶液を加えることにより交叉結合した反応生成
物を生じさせる。これらの反応体はいずれの順序
でか、または同時に加えることができる。しかし
ながら、最高の硬さの固定化酵素粒子を望む場
合、グルタルアルデヒドを最初に加えるべきであ
る。ある場合において、グルタルアルデヒドは酵
素を部分的に失活させ得るため、最大の活性を望
む場合はキトサンを最初に加える。 本明細書に用いるキトサンなる用語は強アルカ
リ及び熱を用いてキチンをN−脱アセチル化する
ことにより得られるポリアミノ多糖類を意味す
る。キチンは分子内の一次反復単位が2−デオキ
シ−2−(アセチルアミノ)−グルコースである多
糖類である。一般に、キチンの6重合単位ごとに
約1つの単位がアセチル化されておらず、ところ
がキトサンにおいては本質的にすべての反復単位
がアセチル化されていない。未アセチル化の程度
は脱アセチル化反応の激しさにより制御すること
ができる。海洋の無脊椎動物、昆虫、糸状菌及び
酵母の如き天然に広く分布するキチンは海産物処
理プラントから多量に得られるカニ、エビ、イセ
エビ、ザリガニなどの殻から不純物を除去するこ
とにより容易に調製される。代表的には、用いる
キトサンの量は固定化酵素調製物の0.5〜22重量
%であり、3.5〜10重量%の量が好ましい。キト
サンを媒質を含む酵素に加える前に水溶液状態に
置かなければならず、その理由はこのものが通常
水に下溶性であるからである。 しかしながら、キトサンは希釈水性酸;即ちギ
酸、酢酸、ピルビン酸、乳酸、マレイン酸、クエ
ン酸及び不溶性のキトサン硫酸複合体を生じる硫
酸は除いて無機酸に可溶性である。本発明の固定
化方法に効果があるように、キトサンは固定化細
胞複合体の構成部分にならなければならない。従
つて、キトサンを使用前に水溶液状態に置く。約
0.2〜1.0重量%のキトサンを含む溶液が好まし
く、そしてキトサンを酢酸の0.5%溶液に加える
ことにより調製される。この溶液を約60℃に加熱
することによりキトサンの溶解が促進される。加
熱後、キトサン溶液をろ過して不溶性の残渣を除
去する。 この固定化方法に用いるグルタルアルデヒドは
試薬の添加中に酵素を阻害し得る局所的濃厚部分
を防止するために使用される。グルタルアルデヒ
ドは固定化酵素の4〜26重量%の量で用いられ、
7〜15重量%の量が好ましい。 生体触媒、ポリエチレンイミン、キトサン及び
グルタルアルデヒドを一緒にして生物活性反応生
成物を生じさせ、このものは液/固分離技術によ
り反応媒体から取出すことができ、このものを乾
燥し、粒子に破砕し、そして生機触媒的転化用に
使用される。しかしながら、この固体の反応生成
物を乾燥して約68〜76重量%の水を含む湿潤ケー
キを生じさせ、そしてこの湿潤ケーキをシリンダ
ーがプレートに対する静止壁を構成するようにシ
リンダー中に設置されたローターとしての刻み目
付き摩擦プレートを有し、そしてこのプレートが
自由に回転できる球形化装置の回転プレート上に
押し出すことにより、この物質の更に望ましい物
理的形状を得ることができることが見い出され
た。 フイルターケーキを球形粒子に望まれる直径と
ほぼ等しい直径の大きさのオリフイスを通して回
転する刻み目付きプレート上に押し出され、そこ
でこのものはシリンダー壁に対して勾配のある断
面積を有する環状またはドーナツ状の形に配置さ
れる。この押出物は最初は刻み目付きプレート上
の摩擦力、並びにまた粒子間衝突及び移動物質の
摩擦により、理想的には同等の直径の短かい小片
に破砕される。この物質の特徴的な配置はプレー
トの回転による遠心力及びこの物質と刻み目付き
表面との間の摩擦の接線力から生じる。滑らかな
回転表面は押出物をまるめることはできず、プレ
ートの周囲にすべらせるだけである。この動きの
特徴は異なるものであり、従つて滑らかなプレー
トを用いた場合、物質の最終的な形状は希望した
ほど均一で且つ球形のものではない。上記のタイ
プの球形化機は固定化酵素押出物を小さな、密
な、容易に取り扱える球体に迅速に転化し得る球
体製造機である。 この押出物は好ましくは上記の範囲内の水分含
有量を有すべきである。低すぎる水分量は球形化
工程中の粒子の粉砕を生じさせ、小さすぎる粒子
の生成の原因となる。多すぎる水分は球形化工程
中のよごれ及び凝固の問題の原因となり、大きす
ぎる粒子の生成を起こさせる。次の実施例で用い
る球形化機はマルメライザ(Marumerizer)Q
−230なる商標でFuji Padal Co.,Ltd.,大阪、
日本から市販されている。この装置は直径23cmの
ローターを有している。本発明に用いる押出物か
ら球体を生成する際の好適な接線速度は4.5〜12
m/秒である(接線速度=RPM÷60×πX;Xは
プレートの直径)。従つて、所望の球形化の結果
を達成するためには、直径23cmのプレートの回転
数は500〜1000RPMである。回転速度が大きすぎ
る場合、プレートは押し出された酵素のかたまり
をシリンダー壁に向つてすべらせる傾向があり、
望ましくない粒子を生成し、一方プレートの回転
が小さすぎる場合、形状を細かくし、そして球形
にする力としての衝突及び摩擦に対する回転質量
内での十分な運動量を与えないため、所望の球形
化が達成されない。球形化の後、細胞凝集体を代
表的には流動床乾燥器中で乾燥する。 球形化された酵素凝集体の酵素活性は大よそ粉
砕した粒子と等しいか、またはそれ以上であり、
このことはこの球形化方法が適当な生機触媒活性
を有する粒子を与えることに関して有利であるこ
とを示すものである。破砕形のものより本質的に
取り扱いが容易である球形粒子を与えることとは
別に、本法により調製される球体は反応器中で大
きな物理的強じん性及び長期にわたる酵素生産性
を示す。 本発明を実施する際の方法を次の実施例で更に
説明する: 実施例 1 コーンステイープ(corn steep)7%、スウイ
ートホワイ(sweet whey)粉末1.4%及び酵母抽
出液0.15%からなる液体培地をPH8.3に調整し、
その際の生成物1000を1500入りの発酵槽に入
れた。この培地を121℃で60分間殺菌し、F.アル
ボレセンス菌株ATCC4358を接種し、そして30℃
で18時間培養した。次にグルコースイソメラーゼ
を含む細胞を自浄ボウル(selfcleaning bowl)
を用いてWestfala Model SAMR5036遠心分離
器上で遠心分離により発酵肉汁(broth)から濃
縮した。この濃縮物は約10%の乾燥物質を含有す
ることが推定された。遠心分離中に細胞破壊は実
質的に生じなかつた。この細胞スラリーのPH値を
8.0に調整し、次に70℃に加熱し、そして70℃で
15分間保持し、その後約25℃に冷却した。グルコ
ースイソメラーゼの活性は、この加熱処理中にほ
とんど失なわれなかつた。この加熱処理は次の2
つの重要な機能を果した:1)固定化後に細胞物
質の回収を促進し、そして2)細胞に同伴されて
生成したプロテアーゼを失活させる。 熱処理した細胞スラリー200mlに脱イオン化
(DI)水1000mlを撹拌しながら加え、その後この
希釈した細胞スラリーに5%(w/v)PEI(P
−600Cardova Chemical Co.)40mlを加えた。
PEIをスラリー中に完全に混合した後、10%
(w/v)グルタルアルデヒド(25%市販グルタ
ルアルデヒドから調製)20mlをこのスラリー中に
完全に混合した。次に0.25%(w/v)キトサン
溶液200mlを加えた。キトサン添加後のPH値は7.8
であり、これを希釈水酸化ナトリウムで8.0に調
整した。この固定化工程中のPH値は7.0〜9.0の範
囲であつた。この特定の微生物に対しては8.0の
PH値が主に選ばれ、その理由はPH7.5以下ではPH
8.0におけるようには凝結工程が促進されないた
めである。このキトサン溶液は適当量のキトサン
をDI水中で1%溶液になるように混合すること
により調製した。0.5%の最終濃度のものに氷酢
酸を加え、その後この混合物を十分に混合しなが
ら60℃に加熱した。実際的にはすべてのキトサン
はこの加熱工程中に溶解した。次にこの熱溶液を
DI水で4倍に希釈し、次にブフナー漏斗上の
Shirkskinろ紙を通してろ過した。ろ液を約25℃
に冷却し、次にIN水酸化ナトリウムでPH値を注
意して5.0に調整した。キトサン添加後、このス
ラリーを1時間静止状態に保つた。この時点で、
細胞集団をブフナー漏斗上に捕集しそして細胞ケ
ーキを開口径1.0mmのダイを通して押出した。60
℃で乾燥することによりこの押出物質を更に脱水
した後、このものを30メツシユのふるいは通過す
るが、40メツシユのふるい上には残る粒子に粉砕
し、次にこの粒子をグルコースイソメラーゼ活性
及び粒子強じん性に関して測定した。 この粒子におけるグルコースイソメラーゼ活性
は酵素0.1gを容量250mlのエルレンマイヤーフラ
スコ中に入れ、そして基質〔PH8.0に調整した2M
グルコース、20mM MgSO4・7H2O,0.5mM
CoCl2・6H2O及び20mM HEPES(N−2−ヒド
ロキシエチルピペラジン−N′−2−エタンスル
ホン酸)緩衝液〕50mlを加えた。乾燥した粒子を
室温で約1時間水和させた。ゼロ時間において、
フラスコを60℃の水浴中に置いた。このフラスコ
を振盪水浴により粒子が動く程度の割合で撹拌し
た。10分及び70分に、試料0.1mlを測定混合物か
ら取出し、そして0.1MHClO44.0mlを加えた。生
じたフラクトースの量をシステイン−H2SO4
(Dische,Z.J.Biological Chemistry,Vol.181,
379頁、1949)により、試料0.05mlを5%システ
イン0.5ml及び75%H2SO44.5mlと共に37℃で30分
間保温し、そして412nmでの吸光度を読んで測定
した。固定化されたグルコースイソメラーゼの単
位(IGIU)は1分間当り1マイクロモルのフラ
クトースを生成する酵素の量である。 粒子の強じん性はInstron Universal Tester
Model 1102を用いてPH8.0で2Mグルコース中に
て水和された20〜40メツシユの粒子を圧縮するに
要する仕事を測定することにより求めた。この方
法の詳細は関連特許である米国特許出願第467851
号に示されている。粒子の強じ性はKg−inの単位
で与えられる。 上記の固定化方法で細胞スラリー200mlを処理
した際に、1g当り421 IGIUの活性及び3.9Kg−
inの粒子強じん性を有する乾燥物質21.1gが生じ
た。 実施例 2〜5 グルタルアルデヒド及びキトサンを加える前
に、実施例1の熱処理した細胞スラリーに異なつ
た量のPEIを加えた。固定化に対する試薬を加え
た後、細胞集団を捕集し、押出し、そして実施例
1と同様に乾燥した。次の第1表は種々のPEI濃
度での粒子統合性(integrity)及び活性を示す。
粒子の統合性及び固定化酵素の収率はPEIの量が
増加するに従つて改善されることが示される。
The use of enzymes derived from microbial cells to effect specific chemical transformations is known. In carrying out such conversions, biocatalysts [biocatalysts;
Cell-free enzyme preparations, disrupted cells or whole cells can be effectively used as raw materials for biocatalysts. Although free enzymes or cells can be used effectively in batch processes, they are not useful for continuous industrial scale operations. for example,
In the conversion of glucose to fructose catalyzed by glucose isomerase or the conversion of sucrose to palatinose catalyzed by sugar mutase, an economically competitive process involves converting the substrate solution (glucose or sucrose) onto a fixed bed of biocatalysts. and continuous recovery of the converted product through a fixed bed. This process technology has stimulated interest in the preparation of various forms of immobilized biocatalysts. For example, the use of polyethyleneimine and glutaraldehyde for the immobilization of glutaraldehyde-sensitive enzymes
Disclosed by Gestrelius in US Pat. No. 4,288,552. An improvement to this method was published in a U.S. patent.
No. 4,355,106, in which an intracellular enzyme that is not sensitive to glutaraldehyde is first brought into contact with glutaraldehyde and then immobilized by introducing polyethyleneimine into the reaction medium. In U.S. Patent No. 4,167,447, an aqueous solution of an enzyme was dissolved in chitosan and PH3.
A method for immobilizing an enzyme is disclosed that includes mixing at 7 to 7 to produce a product that can be precipitated by addition of an alkali or sulfate ion feedstock.
In another embodiment of the method disclosed in this patent, solid chitosan is cross-linked with a multifunctional cross-linking agent such as a dialdehyde and then contacted with an aqueous solution of an enzyme. Enzyme by Muzzarelli
Microb. Technol., 1980, Volume 2, July 1977 discloses the immobilization of enzymes including glucose isomerase onto chitin and chitosan. JP-A No. 51 [1976]-128, 474 discloses a method for immobilizing glucose isomerase, which involves blending glucose isomerase-producing bacteria and chitosan, followed by treatment with polyaldehyde. No. 4,094,743 describes the preparation of enzymatically active products insoluble in aqueous media by treating chitosan as an inert support with dialdehyde and subsequently immobilizing the enzyme on the thus treated support. The method is described. Related patent, U.S. Patent Application No. 467,851 (1983
Immobilization of the biocatalyst using a polyamine flocculating agent and a cross-linking agent (dated February 24, 2013), the cylinder was placed in a cylinder such that it could rotate freely with the cylinder forming a stationary side wall relative to the plate. The subsequent spheronization of the immobilized product using a spheronizing device consisting of a notched friction plate as a rotor is disclosed. German Patent Application No. 21 37 042 describes a method for spheronizing enzyme compositions, especially those useful in the detergent industry. The equipment used for such spheronization is similar to that described in the above-mentioned US Pat. No. 4,678,51. No. 4,283,496, Flavobacterium arborescens
A method for converting glucose to fructose is disclosed that involves the use of enzymes produced by microorganisms from the species S. arborescens. The present invention provides an aqueous medium containing a glucose isomerase or a population of bacterial cells containing intracellular glucose isomerase having a molecular weight of at least about 500 daltons and at least 10 of the amino groups of the polymer.
introducing an aqueous solution of polyethyleneimine (PEI) having a primary amino group content of % by weight; b. adding an aqueous solution of glutaraldehyde and chitosan to the aqueous medium to form a crosslinked reaction product; and c. an enzyme-producing microorganism, or produced from an enzyme-producing microorganism, comprising forming a reaction product by removing the bound reaction product from the aqueous medium and drying the same to provide the desired product having biocatalytic activity. This is a method for immobilizing enzymes. The method of the invention can be applied to, for example, B. licheniformis, S. olivaceous.
and A. missouriensis. For example, when F. arborescens cells are homogenized to solubilize 40% of their glucose isomerase activity, complete immobilization of the soluble enzyme is observed. Cells to be fixed are typically grown in an aqueous nutrient medium and concentrated by either filtration or centrifugation to provide an aqueous medium containing about 10% (by weight) dry matter. Cells containing enzymes or extracellular enzymes in the case of disrupted cells are condensed by adding polyethyleneimine, chitosan and glutaraldehyde to an aqueous medium. The polyethyleneimine used should have a molecular weight of at least about 500 Daltons, with a maximum molecular weight of 100,000 Daltons preferred. A preferred molecular weight range is about 40,000 to 60,000 Daltons. However, immobilization performed using low molecular weights (approximately 40,000 daltons or less) resulted in nodule aggregation, but the aggregated cell populations could not be easily recovered by filtration. It was expected that the actual chemistry of immobilization would be similar to that performed with high molecular weight PEI. The physical properties of cell aggregates are such that cell aggregates clog filter paper (bind).
off), so they look different to some extent. Another common recovery method is centrifugation. Since the aggregated cell aggregates were virtually insoluble, they could be recovered by centrifugation. The filled cell aggregates were then extruded and molded in a conventional manner to obtain the desired immobilized enzyme particles. The primary amino groups of the polymer should be at least about 10% by weight of the total amino group content of the polymer, with a preferred amount being about 25%. It is customary for the polyethyleneimine to be present as an aqueous solution, preferably at a concentration of 1 to 10% by weight, before being added to the enzyme-containing medium. In this way, proper mixing of PEI in the cell mixture is achieved. Typically, the amount of polyethyleneimine added will be 2-22% by weight of the enzyme preparation to be immobilized. A cross-linked reaction product is generated by adding an aqueous solution of glutaraldehyde and chitosan to this medium. These reactants can be added in any order or simultaneously. However, if the highest hardness of immobilized enzyme particles is desired, glutaraldehyde should be added first. In some cases, glutaraldehyde can partially deactivate the enzyme, so chitosan is added first if maximum activity is desired. As used herein, the term chitosan refers to a polyaminopolysaccharide obtained by N-deacetylation of chitin using strong alkali and heat. Chitin is a polysaccharide whose primary repeating unit in the molecule is 2-deoxy-2-(acetylamino)-glucose. Generally, about one unit out of every six polymerized units of chitin is unacetylated, whereas in chitosan essentially all repeating units are unacetylated. The degree of unacetylation can be controlled by the intensity of the deacetylation reaction. Chitin, which is widely distributed in nature such as marine invertebrates, insects, molds, and yeasts, is easily prepared by removing impurities from the shells of crabs, shrimp, lobsters, crayfish, etc., which are obtained in large quantities from seafood processing plants. Ru. Typically, the amount of chitosan used is 0.5-22% by weight of the immobilized enzyme preparation, with amounts of 3.5-10% being preferred. Before adding chitosan to the enzyme containing medium it must be placed in an aqueous solution since it is usually poorly soluble in water. However, chitosan is soluble in dilute aqueous acids; ie, inorganic acids with the exception of formic acid, acetic acid, pyruvic acid, lactic acid, maleic acid, citric acid, and sulfuric acid, which yields insoluble chitosan sulfate complexes. For the immobilization method of the invention to be effective, chitosan must become a constituent part of the immobilized cell complex. Therefore, chitosan is placed in an aqueous solution state before use. about
Solutions containing 0.2-1.0% by weight chitosan are preferred and are prepared by adding chitosan to a 0.5% solution of acetic acid. Heating this solution to about 60°C promotes dissolution of chitosan. After heating, the chitosan solution is filtered to remove insoluble residues. The glutaraldehyde used in this immobilization method is used to prevent local concentrations that can inhibit enzymes during reagent addition. Glutaraldehyde is used in an amount of 4-26% by weight of the immobilized enzyme;
Amounts of 7 to 15% by weight are preferred. The biocatalyst, polyethyleneimine, chitosan, and glutaraldehyde are combined to form a bioactive reaction product that can be removed from the reaction medium by liquid/solid separation techniques, which can be dried and crushed into particles. , and used for biocatalytic conversion. However, this solid reaction product was dried to yield a wet cake containing approximately 68-76% water by weight, and this wet cake was placed in a cylinder such that the cylinder constituted a stationary wall for the plate. It has been found that a more desirable physical shape of the material can be obtained by having a notched friction plate as a rotor and extruding it onto a rotating plate of a spheronizer, which plate is free to rotate. The filter cake is extruded onto a rotating notched plate through an orifice with a diameter size approximately equal to that desired for the spherical particles, where it is shaped like an annular or toroidal plate with a cross-sectional area sloped to the cylinder wall. arranged in a shape. The extrudate is initially broken into short pieces, ideally of comparable diameter, by frictional forces on the notched plate and also by interparticle collisions and friction of the moving mass. The characteristic configuration of this material results from the centrifugal force due to the rotation of the plate and the tangential force of the friction between the material and the scored surface. The smooth rolling surface cannot roll up the extrudate, but only slides it around the plate. The characteristics of this movement are different, so when using a smooth plate, the final shape of the material is not as uniform and spherical as desired. Spheronizers of the type described above are sphere-making machines that can rapidly convert immobilized enzyme extrudates into small, dense, easily handled spheres. The extrudate should preferably have a moisture content within the above range. A moisture content that is too low will cause particle crushing during the spheronization process, causing the formation of particles that are too small. Too much moisture causes fouling and coagulation problems during the spheronization process, leading to the formation of particles that are too large. The spheronizer used in the following examples is a Marumerizer Q.
−230 under the trademark Fuji Padal Co., Ltd., Osaka;
It is commercially available from Japan. This device has a rotor with a diameter of 23 cm. The preferred tangential speed for producing spheres from extrudates used in the present invention is 4.5-12
m/sec (Tangential velocity = RPM ÷ 60 x πX; X is the diameter of the plate). Therefore, to achieve the desired spheronization result, the rotation speed of the 23 cm diameter plate is between 500 and 1000 RPM. If the rotational speed is too high, the plate will tend to slide the extruded enzyme mass towards the cylinder wall;
On the other hand, if the rotation of the plate is too small, it will not provide enough momentum in the rotating mass for collisions and friction as forces to refine and spheroidize the desired spheroidization. not achieved. After spheronization, the cell aggregates are typically dried in a fluid bed dryer. The enzyme activity of the spheroidized enzyme aggregates is approximately equal to or greater than that of the ground particles;
This shows that this spheronization method is advantageous in providing particles with suitable biocatalytic activity. Apart from providing spherical particles that are inherently easier to handle than their crushed forms, the spheres prepared by this method exhibit greater physical robustness and long-term enzyme productivity in the reactor. The method of carrying out the invention is further illustrated in the following examples: Example 1 Liquid consisting of 7% corn steep, 1.4% sweet whey powder and 0.15% yeast extract Adjust the medium to PH8.3,
1000 ml of the resulting product was put into a fermenter containing 1500 ml. This medium was sterilized at 121°C for 60 min, inoculated with F. arborescens strain ATCC4358, and then incubated at 30°C.
The cells were cultured for 18 hours. The cells containing glucose isomerase are then placed in a self-cleaning bowl.
The fermented broth was concentrated by centrifugation on a Westfala Model SAMR5036 centrifuge using This concentrate was estimated to contain approximately 10% dry matter. Virtually no cell disruption occurred during centrifugation. The PH value of this cell slurry
Adjust to 8.0, then heat to 70℃, and at 70℃
It was held for 15 minutes and then cooled to about 25°C. Glucose isomerase activity was hardly lost during this heat treatment. This heat treatment is performed in the following two ways.
It served two important functions: 1) to facilitate recovery of cellular material after fixation, and 2) to inactivate proteases entrained and produced by cells. Add 1000 ml of deionized (DI) water to 200 ml of heat-treated cell slurry with stirring, then add 5% (w/v) PEI (P
-600Cardova Chemical Co.) 40ml was added.
After thoroughly mixing PEI into slurry, 10%
20 ml (w/v) glutaraldehyde (prepared from 25% commercially available glutaraldehyde) was thoroughly mixed into this slurry. Next, 200 ml of 0.25% (w/v) chitosan solution was added. PH value after chitosan addition is 7.8
This was adjusted to 8.0 with diluted sodium hydroxide. The PH value during this immobilization step ranged from 7.0 to 9.0. 8.0 for this particular microorganism.
The PH value is mainly selected, and the reason is that below PH7.5, the PH value
This is because the setting process is not accelerated as in 8.0. The chitosan solution was prepared by mixing the appropriate amount of chitosan in DI water to a 1% solution. Glacial acetic acid was added to a final concentration of 0.5% and the mixture was then heated to 60° C. with thorough mixing. Virtually all of the chitosan dissolved during this heating step. Next, add this hot solution to
Dilute 4x with DI water and then add on a Buchner funnel.
Filtered through Shirkskin filter paper. The filtrate is heated to about 25℃
and then the PH value was carefully adjusted to 5.0 with IN sodium hydroxide. After chitosan addition, the slurry was kept stationary for 1 hour. at this point
The cell population was collected on a Buchner funnel and the cell cake was extruded through a die with a 1.0 mm opening. 60
After further dehydration of the extruded material by drying at Measured for toughness. Glucose isomerase activity in these particles was determined by placing 0.1 g of the enzyme in a 250 ml Erlenmeyer flask, and adding a substrate [2M
Glucose, 20mM MgSO 4 7H 2 O, 0.5mM
50 ml of CoCl2.6H2O and 20mM HEPES (N-2-hydroxyethylpiperazine-N'-2-ethanesulfonic acid) buffer was added. The dried particles were allowed to hydrate for approximately 1 hour at room temperature. At zero time,
The flask was placed in a 60°C water bath. The flask was agitated using a shaking water bath at a rate sufficient to move the particles. At 10 and 70 minutes, samples of 0.1 ml were removed from the measurement mixture and 4.0 ml of 0.1 MHClO 4 were added. The amount of fructose produced was measured using the cysteine-H 2 SO 4 method (Dische, ZJBiological Chemistry, Vol. 181,
379, 1949) by incubating 0.05 ml of the sample with 0.5 ml of 5% cysteine and 4.5 ml of 75% H 2 SO 4 at 37° C. for 30 minutes and reading the absorbance at 412 nm. An immobilized glucose isomerase unit (IGIU) is the amount of enzyme that produces 1 micromole of fructose per minute. Particle toughness is determined using the Instron Universal Tester
It was determined by measuring the work required to compress 20 to 40 mesh particles hydrated in 2M glucose at pH 8.0 using Model 1102. Details of this method can be found in related patent application No. 467,851.
No. The toughness of the particles is given in Kg-in. When 200ml of cell slurry was treated with the above fixation method, the activity was 421 IGIU per 1g and 3.9Kg-
This yielded 21.1 g of dry material with a particle toughness of in. Examples 2-5 Different amounts of PEI were added to the heat-treated cell slurry of Example 1 before adding glutaraldehyde and chitosan. After adding the reagents for immobilization, the cell population was collected, extruded, and dried as in Example 1. Table 1 below shows particle integrity and activity at various PEI concentrations.
It is shown that particle integrity and immobilized enzyme yield improve as the amount of PEI increases.

【表】 * 実施例1の粒子強じん性に対する%とし
ての粒子強じん性
実施例 6〜24 実施例1に記載のPEIの添加後、異なつた量の
グルタルアルデヒドを細胞スラリーに加えた。2
種の量のPEIにおける活性及び粒子統合性への影
響を第2表に示す。グルタルアルデヒド量が増加
するに従つて粒子強じん性が増大することが分
る。活性収率はグルタルアルデヒド量に反比例す
ることが分る。明らかな活性の損失はグルタルア
ルデヒドの酵素との化学反応が酵素を失活させる
ように行われているか、またはグルタルアルデヒ
ドが基質及び酵素反応の生成物の物質移動抵抗を
増加させ得ることにより生じることができた。ま
た第2表の結果により固定化酵素の更に大きな集
団がより高いPEI量で得られることが示される。
TABLE *Particle toughness as % of particle toughness of Example 1 Examples 6-24 After addition of PEI as described in Example 1, different amounts of glutaraldehyde were added to the cell slurry. 2
The effect of seed amount on PEI activity and particle integrity is shown in Table 2. It can be seen that the particle toughness increases as the amount of glutaraldehyde increases. It is found that the activity yield is inversely proportional to the amount of glutaraldehyde. The apparent loss of activity may be caused by the chemical reaction of glutaraldehyde with the enzyme taking place to deactivate the enzyme, or by the fact that glutaraldehyde can increase the mass transfer resistance of substrates and products of the enzymatic reaction. was completed. The results in Table 2 also show that even larger populations of immobilized enzyme can be obtained at higher amounts of PEI.

【表】 実施例 25〜30 キトサン量を変えて固定化を行つた。2つの異
なつたPEI及びグルタルアルデヒド量を用いて実
施例1に記載した方法を用いた。活性及び粒子強
じん性に与える効果を第3表に示す。キトサンの
量が増大するに従つて2つのPEIの量で活性及び
粒子強じん性が改善された。グルタルアルデヒド
の高い量で、粒子強じん性は改善され、一方活性
は高いキトサン量では改善されなかつた。固定化
工程(実施例28〜30)において、第3番目のPEI
量で種々の量のキトサンを用いた。第3表に記載
する結果により最適のキトサン量以上では酵素収
率が低下することが分る。
[Table] Examples 25 to 30 Immobilization was performed by changing the amount of chitosan. The method described in Example 1 was used using two different amounts of PEI and glutaraldehyde. The effect on activity and particle toughness is shown in Table 3. The two PEI levels improved activity and particle toughness as the amount of chitosan increased. At high amounts of glutaraldehyde, particle toughness was improved, while activity was not improved at high amounts of chitosan. In the immobilization step (Examples 28-30), the third PEI
Various amounts of chitosan were used. The results shown in Table 3 show that the enzyme yield decreases when the amount of chitosan exceeds the optimum amount.

【表】 実施例 31〜35 実施例1に記載の固定化方法に種々の分子量の
PEI試料を用いた。高分子量PEIが最良に作用す
ることを示す結果が第4表に記されている。低分
子量PEIを用いる固定化では常法のろ過では回収
できない凝結した細胞集団のタイプを生じる原因
となつた。PEI及び/またはグルタルアルデヒド
及び/またはキトサンの量を変えることにより適
当な凝結体を得ることができた。 第4表中、分子量の欄の12,18,150及び600
は、これらの数値の102倍の平均分子量を有する
ことを示す。
[Table] Examples 31 to 35 Using the immobilization method described in Example 1 with various molecular weights.
A PEI sample was used. Results are reported in Table 4 showing that high molecular weight PEI works best. Immobilization using low molecular weight PEI resulted in a type of aggregated cell population that could not be recovered by conventional filtration methods. Appropriate aggregates could be obtained by varying the amounts of PEI and/or glutaraldehyde and/or chitosan. 12, 18, 150 and 600 in the molecular weight column in Table 4
indicates that it has an average molecular weight that is 10 2 times these values.

【表】 ** 第1表参照
実施例 36〜40 実施例1において加えるグルタルアルデヒド及
びキトサンの順序を交換した。第5表は種々の量
のPEIにおけるグルタルアルデヒド及びキトサン
の添加の順序の交換により観察される活性及び粒
子強じん性を示す。グルタルアルデヒドを最後に
加えた場合に大きな固定化酵素活性が得られた
が、粒子強じん性はある程度減少した。
[Table] **See Table 1 Examples 36 to 40 The order of adding glutaraldehyde and chitosan in Example 1 was changed. Table 5 shows the activity and particle toughness observed by interchanging the order of addition of glutaraldehyde and chitosan at various amounts of PEI. Greater immobilized enzyme activity was obtained when glutaraldehyde was added last, but the particle toughness was reduced to some extent.

【表】【table】

【表】 * 第1表参照
実施例 41 実施例1に記載の通り調製した熱処理した細胞
スラリーを2倍量の水で希釈した。この細胞スラ
リーに未希釈の細胞スラリー1当り15gの
PEI,2.5gのキトサン及び7.5gのグルタルアル
デヒドを実施例1の方法を用いて加えた。この細
胞集合体を捕集し、そして12インチのバスケツト
遠心分離器中で約75%の水分までに脱水した。で
きる限り同一の条件下で発酵を行つたが、種々の
発酵から単離される細胞は固定化集団の組織に関
する限り完全に同一ではない。従つて、バツチに
依存して球形粒子を生成するために好適な水分量
は71乃至75%間の水分である程度変わる。細胞ケ
ーキをシリンダーがプレートに対して静止壁を与
えるようにシリンダー中に設置されたローターと
しての刻み目付き摩擦プレートからなり、その際
に自由に回転できる球形化機の回転するプレート
上に1.0mmのダイを通して押出した。この刻み目
付きプレートは23cmの直径を有し、そして2mmの
ピツチ及び1mmの高さの配置(configuration)
でミリングされた。このプレートを1秒当り7.2
mの接線速度を与えるように600RPMの速度で回
転し、その後この球形化された押出物を遠心力に
より孔を通してこの機械から取り出した。次にこ
の球形化された粒子を約68℃の導入空気温度で流
動床乾燥器(Aeromatic AG,Model No.1)中
で乾燥した。この方法により細胞スラリー1当
り乾燥した物質108gが生成した。この固定化し
たグルコースイソメラーゼの調製物は20/40メツ
シユの粒径のもの1g当り437IGIUで測定され、
そして442の粒子強じん性(実施例1を100として
比較)を有していた。この固定化酵素の部分10g
(30/40メツシユ)を4.1mMマグネシウム及び
250ppmSO2を含む40%(w/w)DS(乾燥固体)
中にてPH8.0,25℃で1時間水和させた。次にこ
の水和した酸素スラリーを60℃の水浴中に約2時
間置き、次に100×1.5cmのガラス製のジヤケツト
付きのカラムに移した。このカラムに酵素粒子を
加える前に、ガラスウール製の小さな栓を底部プ
レート上に置き、次に20/40メツシユのアルミナ
粒子5mlを加えた。カラムの温度を60℃に保持し
た。次にフラクトース転化を42〜44%に保持する
ような流速でグルコース供給をこの床を通して低
下(perculate down)させた。第6表は時間に
関する活性、及び酵素1g当りの42%フラクトー
スのDSのgとしての生産性を示す。この活性の
減少傾向は半減期(half−time)に達するのに約
58日間を必要とすることを示している。この半減
期で、固定化酵素1g当り約5060gのDS(42%フ
ラクトース)が生成した。
[Table] *See Table 1 Example 41 The heat-treated cell slurry prepared as described in Example 1 was diluted with twice the volume of water. Add 15g of undiluted cell slurry to this cell slurry.
PEI, 2.5 g chitosan and 7.5 g glutaraldehyde were added using the method of Example 1. The cell aggregates were collected and dehydrated to approximately 75% moisture in a 12 inch basket centrifuge. Although the fermentations were carried out under conditions as identical as possible, the cells isolated from the various fermentations are not completely identical as far as the organization of the immobilized population is concerned. Therefore, depending on the batch, the suitable moisture content to produce spherical particles varies somewhat between 71 and 75% moisture. The cell cake was placed on a rotating plate of a spheronizer that could rotate freely, consisting of a notched friction plate as a rotor installed in the cylinder so that the cylinder provided a stationary wall against the plate. Extruded through a die. This notched plate has a diameter of 23 cm and a configuration of 2 mm pitch and 1 mm height.
Milled with. 7.2 per second of this plate
It was rotated at a speed of 600 RPM to give a tangential speed of m, after which the spheroidized extrudate was removed from the machine through a hole by centrifugal force. The spheronized particles were then dried in a fluid bed dryer (Aeromatic AG, Model No. 1) at an inlet air temperature of approximately 68°C. This method produced 108 g of dry material per cell slurry. This immobilized glucose isomerase preparation was measured at 437 IGIU/g of 20/40 mesh particle size;
It had a particle toughness of 442 (compared with Example 1 as 100). 10g portion of this immobilized enzyme
(30/40 mesh) with 4.1mM magnesium and
40% (w/w) DS (dry solids) containing 250ppmSO2
The mixture was hydrated for 1 hour at pH 8.0 and 25°C. The hydrated oxygen slurry was then placed in a 60°C water bath for approximately 2 hours and then transferred to a 100 x 1.5 cm glass jacketed column. Before adding the enzyme particles to the column, a small stopper made of glass wool was placed on the bottom plate and then 5 ml of 20/40 mesh alumina particles were added. The column temperature was maintained at 60°C. Glucose feed was then perculated down through this bed at a flow rate that maintained fructose conversion at 42-44%. Table 6 shows the activity over time and the productivity in g of DS of 42% fructose per g of enzyme. This decreasing trend of activity takes about 30 minutes to reach the half-time.
It shows that 58 days are required. At this half-life, approximately 5060 g of DS (42% fructose) was produced per gram of immobilized enzyme.

【表】【table】

【表】 実施例 42 この実施例は細胞外酵素をこの固定化方法で固
定化し得ることを示すものである。F.アルボレセ
ンス(F.arborescens、NRRL B11022)の細胞
肉汁を常温で遠心分離した。この細胞スラリーを
DI水で34容量%の培養肉汁に希釈した。この希
釈した細胞スラリーをManton−Gaulinホモジナ
イザー中にて8000〜10000psiで均一にした。この
細胞物質を3回ホモジナイザーに通した。均質化
による酵素の可溶化の程度を次の表に示す。 第 7 表 物 質 可溶活性全体の% 細胞スラリー 2 1回目の均質化物 31 2回目の均質化物 52 3回目の均質化物 58 固定化ろ液 4 次に3回均質化した細胞物質を次のように固定
化した。均質化した細胞スラリー10をPH8.0に
調整し、次に70℃で15分間培養し、そして約25℃
に冷却した。5%PEI(P−600,Cordova)1038
mlを加え、続いて0.25%キトサン3460ml、そして
最後に10%グルタルアルデヒド347mlを加えて交
叉結合を行つた。次に細胞混合物のPH値を8.0に
調整した。グルタルアルデヒドの添加に際し、透
明な上澄液から伴断して完全な細胞凝集が起こつ
た。この凝集した細胞物質を12%バスケツト遠心
器中に捕集した。次に細胞ケーキを押出し、そし
て実施例41に記載の方法により球形粒子に成形し
た。 ろ液に残つたグルコースイソメラーゼ活性は全
体の活性の4%のみであることが分つた(第7
表)。この結果は実際的にすべての可溶性活性が
固定化されたことを示す。固定化の結果を次の表
に示す。
[Table] Example 42 This example shows that extracellular enzymes can be immobilized using this immobilization method. Cell juice of F. arborescens (NRRL B11022) was centrifuged at room temperature. This cell slurry
The culture broth was diluted to 34% by volume with DI water. This diluted cell slurry was homogenized in a Manton-Gaulin homogenizer at 8000-10000 psi. The cell material was passed through a homogenizer three times. The degree of enzyme solubilization by homogenization is shown in the following table. Table 7 Substances % of total soluble activity Cell slurry 2 1st homogenate 31 2nd homogenate 52 3rd homogenate 58 Fixed filtrate 4 The cell material homogenized three times was then homogenized as follows: Fixed to. The homogenized cell slurry was adjusted to PH8.0, then incubated at 70°C for 15 minutes, and then incubated at approximately 25°C.
It was cooled to 5% PEI (P-600, Cordova) 1038
ml, followed by 3460 ml of 0.25% chitosan, and finally 347 ml of 10% glutaraldehyde for cross-linking. Then the PH value of the cell mixture was adjusted to 8.0. Upon addition of glutaraldehyde, complete cell aggregation occurred, breaking from the clear supernatant. This aggregated cellular material was collected in a 12% basket centrifuge. The cell cake was then extruded and shaped into spherical particles by the method described in Example 41. It was found that the glucose isomerase activity remaining in the filtrate was only 4% of the total activity (7th
table). This result indicates that virtually all soluble activity was immobilized. The results of immobilization are shown in the following table.

【表】 * 第1表参照
実施例 43 グルコースイソメラーゼを含むストレプトマイ
セス・オリバセアスの培養肉汁を次のように固定
化した:S.オリバセス発酵から培養肉汁を固定化
に用いた。S.オリバセアスの増殖体は主に菌糸体
からなり、一方F.アルボレセンスの場合、増殖体
は細胞形である。培養肉汁2をPH9.0に調整し、
続いて10%PEI(P−600,Cordova)20mlを加
え、これにより少量の凝結が生じた。次に、10%
グルタルアルデヒド30mlを加えたが、明白な凝結
の増加は生じなかつた。次に、0.25%キトサン
1.5を加え、これにより完全な菌糸体の凝集が
生じた。この固定化細胞物質をろ過により捕集
し、そして実施例1と同様に押出した。下の表に
その結果を要約する。
[Table] *See Table 1 Example 43 Cultured broth of Streptomyces olivaceas containing glucose isomerase was immobilized as follows: Cultured broth from S. olivaceas fermentation was used for immobilization. The growth bodies of S. olivaceas mainly consist of mycelium, while in the case of F. arborescens the growth bodies are in the form of cells. Adjust cultured meat juice 2 to PH9.0,
Subsequently, 20 ml of 10% PEI (P-600, Cordova) was added, which caused a small amount of coagulation. Then 10%
Addition of 30 ml of glutaraldehyde did not result in an obvious increase in coagulation. Next, 0.25% chitosan
1.5 was added, which resulted in complete mycelial aggregation. The immobilized cellular material was collected by filtration and extruded as in Example 1. The table below summarizes the results.

【表】 * 第1表参照
実施例 45 バチルス・リケニホルミス突然変異グルコース
イソメラーゼの固定化。 次のものはキトサン−グルタルアルデヒド−
PEIの順序で試薬を加える固定化方法を示す。B.
リケニホルミスの生長はF.アルボレセンスと同様
であり;即ち細胞状であり、菌糸体でない。PH
7.0に調整した培養肉汁1に10%グルタルアル
デヒド20mlを加えた。この細胞混合物を2倍の水
で希釈し、次に5%PEI(Kodak、分子量範囲未
定)25mlを加え、このことにより細胞の凝集が起
こつた。固定化された細胞集団をろ過で捕集し、
そして更に実施例1の通り処理した。下の表はこ
の固定化方法を要約したものである。
[Table] *See Table 1 Example 45 Immobilization of Bacillus licheniformis mutant glucose isomerase. The next one is chitosan-glutaraldehyde-
An immobilization method is shown in which reagents are added in the order of PEI. B.
The growth of licheniformis is similar to that of F. arborescens; ie cellular and not mycelial. PH
20 ml of 10% glutaraldehyde was added to cultured meat juice 1 adjusted to 7.0. The cell mixture was diluted twice with water and then 25 ml of 5% PEI (Kodak, molecular weight range not specified) was added, which caused aggregation of the cells. Collect the fixed cell population by filtration,
It was then further processed as in Example 1. The table below summarizes this immobilization method.

【表】 実施例 45 B.リケニホルミス(B.licheniformis,
ATCC31667)からのグルコースイソメラーゼの
固定化。この実施例はGA−キトサン−PEIの順
序で試薬を加える固定化方法を示す。PH7.5に調
整した培養肉汁1に1%グルタルアルデヒド
250mlを加え、その間にPH値を7.5に保持した。次
に0.2%キトサンを培養肉汁に加え、続いて5%
PEI(Kodak、分子量範囲不明)38.4mlを加えた。
細胞凝集体をろ過により捕集し、そして更に実施
例1と同様に処理した。下の表はこの固定化方法
を要約したものである。
[Table] Example 45 B.licheniformis (B.licheniformis,
Immobilization of glucose isomerase from ATCC31667). This example shows an immobilization method in which the reagents are added in the order GA-chitosan-PEI. 1% glutaraldehyde in 1 cultured meat juice adjusted to PH7.5
250 ml was added during which time the PH value was maintained at 7.5. Next, 0.2% chitosan was added to the cultured broth, followed by 5% chitosan.
38.4 ml of PEI (Kodak, molecular weight range unknown) was added.
Cell aggregates were collected by filtration and further processed as in Example 1. The table below summarizes this immobilization method.

【表】 実施例 46 B.リケニホルミスATCC31667から生成される
グルコースイソメラーゼの固定化の他の実施例。
この実施例のために、B.リケニホルミス培養肉
汁4をPH7.5に調整し、次に70℃で15分間培養
した。約25℃に冷却後、0.2%キトサン2を次
に加えた。次に10%グルタルアルデヒド100mlを
加える前に細胞混合物のPH値を9.0に調整した。
次に5%PEI80mlを加えた。グルタルアルデヒド
及びPEIの添加中に混合物のPH値を9.0に保持し
た。凝集した細胞集団をろ過により捕集し、そし
て実施例1と同様に押出し、乾燥した。この固定
化方法の結果を次の表に示す。
[Table] Example 46 Another example of immobilization of glucose isomerase produced from B. licheniformis ATCC31667.
For this example, B. licheniformis culture broth 4 was adjusted to pH 7.5 and then incubated at 70°C for 15 minutes. After cooling to about 25°C, 0.2% chitosan 2 was then added. The PH value of the cell mixture was then adjusted to 9.0 before adding 100 ml of 10% glutaraldehyde.
Next, 80 ml of 5% PEI was added. The PH value of the mixture was maintained at 9.0 during the addition of glutaraldehyde and PEI. The aggregated cell population was collected by filtration, extruded and dried as in Example 1. The results of this immobilization method are shown in the following table.

【表】 ** 第1表参照
[Table] **See Table 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 a グルコースイソメラーゼまたは細胞内に
グルコースイソメラーゼを含むバクテリア細胞
を含む水性媒質に、少なくとも500ダルトンの
分子量を有し、重合体のアミノ基の少なくとも
10重量%の第一級アミノ基含有量を有するポリ
エチレンイミン(PEI)の水溶液を導入し; b 該水性媒質にグルタルアルデヒド及びキトサ
ンの水溶液を加えて交叉結合した反応生成物を
形成し;そして c 交叉結合した該反応生成物を該水性媒質から
取出し、そしてこのものを乾燥して生体触媒活
性を有する目的生成物を与える工程により反応
生成物を形成することからなる、グルコースイ
ソメラーゼ産生微生物またはこのものにより産
生されるグルコースイソメラーゼの固定化方
法。 2 PEIの分子量範囲が40000〜60000ダルトンで
ある、特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 PEIを水性媒質に導入する前に1〜10重量%
の濃度で水溶液状態に置く、特許請求の範囲第1
項記載の方法。 4 PEIの量が固定化される細胞集団の2〜22重
量%である、特許請求の範囲第1項記載の方法。 5 用いるキトサンの量が固定化される酵素調製
物の0.5〜22重量%である、特許請求の範囲第1
項記載の方法。 6 キトサンの量が3.5〜10%である、特許請求
の範囲第5項記載の方法。 7 用いるグルタルアルデヒドの量が固定化され
た酵素調製物の4〜26重量%の量である、特許請
求の範囲第1項記載の方法。 8 グルタルアルデヒドの量が7〜15%である、
特許請求の範囲第7項記載の方法。 9 グルコースイソメラーゼ産生微生物がフラボ
バクテリウム、アルボレセンス(F.arborescens)
の菌株のものである、特許請求の範囲第1項記載
の方法。 10 該菌株がATCC4358と記述される、特許請
求の範囲第9項記載の方法。 11 a グルコースイソメラーゼまたは細胞内
にグルコースイソメラーゼを含むバクテリア細
胞を含む水性媒質に、少なくとも約500ダルト
ンの分子量を有し、重合体のアミノ基の少なく
とも10重量%の第一級アミノ基含有量を有する
ポリエチレンイミン(PEI)の水溶液を導入
し; b 固定化された酵素調製物の4〜26%の量のグ
ルタルアルデヒド及び固定化された酵素調製物
の0.5〜22重量%の量でキトサンを与えるのに
充分な量のキトサンの水溶液を加えて交叉結合
した反応生成物を形成させ; c 交叉結合した該反応生成物を該水性媒質から
取出し、そしてこのものを部分的に乾燥して湿
潤ケーキを生じさせ;そして d 該湿潤ケーキをオリフイスを通して、静止壁
を構成するシリンダー及び該シリンダ内に位置
するローターとしてのきざみ溝付き摩擦プレー
トから成る球形化装置の該プレート上に該プレ
ートを回転せしめつつ供給し、それによつて所
望の生成物を形成せしめることからなる、球形
の固定化された酵素調製物の製造方法。 12 湿潤ケーキが水68〜76重量%を含む、特許
請求の範囲第11項記載の方法。 13 プレートが1秒間当り4.5〜12mの接線速
度を与えるに十分な速度で回転する、特許請求の
範囲第11項記載の方法。
[Scope of Claims] 1 a. In an aqueous medium containing glucose isomerase or a bacterial cell containing glucose isomerase in the cell, the polymer has a molecular weight of at least 500 daltons and at least one of the amino groups of the polymer
introducing an aqueous solution of polyethyleneimine (PEI) having a primary amino group content of 10% by weight; b adding an aqueous solution of glutaraldehyde and chitosan to the aqueous medium to form a cross-linked reaction product; and c A glucose isomerase-producing microorganism or the like, comprising forming a reaction product by removing the cross-linked reaction product from the aqueous medium and drying it to give a desired product having biocatalytic activity. A method for immobilizing glucose isomerase produced by. 2. The method according to claim 1, wherein the PEI has a molecular weight range of 40,000 to 60,000 Daltons. 3 1-10% by weight before introducing PEI into the aqueous medium
Claim 1 is placed in an aqueous solution state at a concentration of
The method described in section. 4. The method of claim 1, wherein the amount of PEI is between 2 and 22% by weight of the cell population to be immobilized. 5. Claim 1, wherein the amount of chitosan used is between 0.5 and 22% by weight of the enzyme preparation to be immobilized.
The method described in section. 6. The method according to claim 5, wherein the amount of chitosan is 3.5 to 10%. 7. The method of claim 1, wherein the amount of glutaraldehyde used is between 4 and 26% by weight of the immobilized enzyme preparation. 8 The amount of glutaraldehyde is 7 to 15%,
The method according to claim 7. 9 Glucose isomerase-producing microorganisms are Flavobacterium and F. arborescens.
The method according to claim 1, wherein the method is of a bacterial strain. 10. The method of claim 9, wherein said strain is described as ATCC4358. 11a in an aqueous medium containing glucose isomerase or bacterial cells containing glucose isomerase in the cell, having a molecular weight of at least about 500 daltons and having a primary amino group content of at least 10% by weight of the amino groups of the polymer. introducing an aqueous solution of polyethyleneimine (PEI); b providing glutaraldehyde in an amount of 4-26% of the immobilized enzyme preparation and chitosan in an amount of 0.5-22% by weight of the immobilized enzyme preparation; adding a sufficient amount of an aqueous solution of chitosan to form a cross-linked reaction product; c. removing the cross-linked reaction product from the aqueous medium and partially drying it to form a wet cake; and d feeding the wet cake through an orifice onto the plate of a spheronizing device consisting of a cylinder constituting a stationary wall and a knurled friction plate as a rotor located within the cylinder, while rotating the plate. , thereby forming a desired product. 12. The method of claim 11, wherein the wet cake contains 68-76% water by weight. 13. The method of claim 11, wherein the plate rotates at a speed sufficient to provide a tangential velocity of 4.5 to 12 meters per second.
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4609470A (en) * 1985-07-08 1986-09-02 Miles Laboratories, Inc. Method of biopolymeric sludge dewatering
US4757008A (en) * 1986-02-24 1988-07-12 Miles Inc. Enzyme immobilization in a macroporous non-ionic resin
JPS63146791A (en) * 1986-12-08 1988-06-18 Hitachi Ltd Immobilization of enzyme and immobilized enzyme
DE3719324C1 (en) * 1987-06-10 1988-12-15 Kali Chemie Ag Process for the production of carrier-bound enzymes
JPH0747275Y2 (en) * 1988-03-18 1995-11-01 スズキ株式会社 Air cleaner device for saddle type vehicle
CA2002010A1 (en) * 1988-11-07 1990-05-07 Masahiro Kise Immobilized enzyme and a method for application thereof
EP1352968A1 (en) * 1997-09-09 2003-10-15 BIOCHEMIE Gesellschaft m.b.H. Esterase free enzymes
AT409380B (en) * 1997-09-09 2002-07-25 Biochemie Gmbh Process for decreasing esterase activity in a mixture with D-aminoacid oxidase activity or glutarylacylase activity
KR100342925B1 (en) * 1999-04-13 2002-07-03 박병권 Polyurethane sorbent for removing oil spills by adsorption and decomposition from water polluted by oil and a method for preparation thereof
US6896793B2 (en) 2001-03-07 2005-05-24 Instrumentation Laboratory Company Liquid junction reference electrode and methods of use thereof
US6652720B1 (en) 2001-05-31 2003-11-25 Instrumentation Laboratory Company Analytical instruments, biosensors and methods thereof
US6872297B2 (en) 2001-05-31 2005-03-29 Instrumentation Laboratory Company Analytical instruments, biosensors and methods thereof
US6960466B2 (en) 2001-05-31 2005-11-01 Instrumentation Laboratory Company Composite membrane containing a cross-linked enzyme matrix for a biosensor
WO2004053483A2 (en) 2002-12-11 2004-06-24 Instrumentation Laboratory Company Multi-analyte reference solutions
JP2005138820A (en) 2003-10-16 2005-06-02 Yamaha Motor Co Ltd Saddle ride type vehicle
KR20070089231A (en) * 2004-12-14 2007-08-30 알크-아벨로 에이/에스 Pharmaceutical composition comprising a bacterial cell displaying a heterologous proteinaceous compound
US9303256B2 (en) 2005-09-30 2016-04-05 Novozymes A/S Immobilization of enzymes
WO2014067933A1 (en) 2012-10-31 2014-05-08 C-Lecta Gmbh Bioactive carrier preparation for enhanced safety in care products and food

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5176482A (en) * 1974-12-26 1976-07-02 Norinsho Shokuryo Kenkyusho KOSONOKOTEIKAHO
JPS51128489A (en) * 1975-04-10 1976-11-09 Nestle Sa Enzyme product
JPS52130979A (en) * 1976-04-21 1977-11-02 Toyobo Co Ltd Immobilization of glucoseisomerase

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1362365A (en) * 1970-07-28 1974-08-07 Novo Terapeutisk Labor As Production of enzyme preparations
US4167447A (en) * 1976-07-19 1979-09-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture Method for insolubilizing enzymes on chitosan
DK146942C (en) * 1978-04-19 1984-07-30 Novo Industri As PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF AN IMMOBILIZED ENZYME PRODUCT
US4355105A (en) * 1981-03-30 1982-10-19 Miles Laboratories, Inc. Glutaraldehyde/polyethylenimine immobilization of whole microbial cells
US4390627A (en) * 1981-10-26 1983-06-28 Miles Laboratories, Inc. Immobilization of the sucrose mutase in whole cells of protaminobacter rubrum
CS231458B1 (en) * 1982-01-14 1984-11-19 Vladimir Vojtisek Cellular catalysts for biotransformation and method to produce them

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5176482A (en) * 1974-12-26 1976-07-02 Norinsho Shokuryo Kenkyusho KOSONOKOTEIKAHO
JPS51128489A (en) * 1975-04-10 1976-11-09 Nestle Sa Enzyme product
JPS52130979A (en) * 1976-04-21 1977-11-02 Toyobo Co Ltd Immobilization of glucoseisomerase

Also Published As

Publication number Publication date
CA1210717A (en) 1986-09-02
DE3462373D1 (en) 1987-03-19
ATE25463T1 (en) 1987-02-15
DK384384A (en) 1985-02-11
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KR910002854B1 (en) 1991-05-06
JPS6058072A (en) 1985-04-04
MX162801A (en) 1991-06-26
EP0133531A1 (en) 1985-02-27
DK170825B1 (en) 1996-01-29
KR850001529A (en) 1985-03-30
DK384384D0 (en) 1984-08-09
EP0133531B1 (en) 1987-02-11
ES534905A0 (en) 1985-12-01

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